[發(fā)明專利]基于CIVA仿真及分析接管角焊縫缺陷的方法

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• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113834874A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁國安;王海濤;鄭凱;許倩;范正;姚葉子
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院;南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/26;G01N29/44
• 代理公司: 南京千語知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰;祁文彥

本發(fā)明公開了一種基于CIVA仿真及分析接管角焊縫缺陷的方法，包括1)、根據(jù)接管角實際結(jié)構(gòu)及材料屬性，建立接管角焊縫的CIVA仿真三維模型，包含接管角焊縫典型缺陷的分布；2)、優(yōu)化探頭參數(shù)獲得優(yōu)良的檢測聲場，獲得典型缺陷在兩種檢測激發(fā)模式下的聲場響應(yīng)結(jié)果圖。3)、基于機械掃查得到的缺陷特征圖譜，對角焊縫缺陷的進行定量，并比較兩種方法下的定量誤差。本發(fā)明提出的全聚焦定量方法能夠直觀顯示裂紋等缺陷長度和取向特征，定量誤差較小。且仿真中的被檢試件、典型缺陷以及超聲探頭參數(shù)均按實際工業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，基于專業(yè)仿真平臺得到用于缺陷定量的全聚焦缺陷特征圖像，相比于常規(guī)方法提高了缺陷定量精度，具有很好的建模指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于CIVA仿真及分析接管角焊縫缺陷的方法，屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

角焊縫結(jié)構(gòu)多存在于鍋爐壓力容器等承壓類特種設(shè)備的接管與接管、筒體之間的連接處，此類特種設(shè)備在生產(chǎn)和生活占有很重要的地位。出于設(shè)計制造和安全考慮，壓力容器受壓元件之間主要采用焊接形式連接，角焊縫結(jié)構(gòu)也存在著各種幾何尺寸、形狀。目前，角焊縫的檢測主要使用射線或常規(guī)超聲的檢測方法，近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，相控陣超聲檢測技術(shù)在管道焊接接頭檢測中的應(yīng)用也越來越多。特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定對于規(guī)定厚度的接管角焊縫應(yīng)按要求進行無損檢測，而由于不同接管的結(jié)構(gòu)、幾何尺寸的差異，角焊縫圓周的曲率及焊縫尺寸變化較大，為無損檢測帶來諸多不便，特別是超聲檢測使用何種形式探頭、標(biāo)準(zhǔn)試塊以及缺陷判定等。為保證壓力容器的安全運行，如何有效地檢測此類角焊縫至關(guān)重要。

接管角焊縫易產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等典型缺陷，裂紋和未熔合是材料與結(jié)構(gòu)中最常見、危害性最大的缺陷類型之一。正確判斷裂紋的長度、取向和位置等缺陷特征,對工件的安全性評價具有十分重要的意義。作為一種超聲無損檢測方法，常用于裂紋定量檢測的方法有時間衍射法(TOFD)、半波高度法(-6dB)等，一般這些方法是基于常規(guī)聚焦模式進行定量。由于接管角焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得聲場路徑相對復(fù)雜，增加了超聲檢測的難度以及試驗參數(shù)、檢測位置等難以確定，因此基于常規(guī)聚焦模式進行定量，檢測精度以及圖像分辨率低，不能很好的反映缺陷形貌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于CIVA仿真及分析接管角焊縫缺陷的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，發(fā)明采用如下方案實現(xiàn)：

一種基于CIVA仿真及分析接管角焊縫缺陷的方法，包括如下步驟：

S0：設(shè)計接管角連接件試件，該試件包括支管和主管，所述支管和主管之間的接管角焊縫包含典型缺陷，對每個缺陷進行標(biāo)號，并測量每個缺陷的參數(shù)；

S1：根據(jù)步驟S0中試件的尺寸、參數(shù)和材質(zhì)，在CIVA仿真軟件中試件的仿真三維模型；

S2：分析超聲波換能器參數(shù)對角焊縫聲場聚焦性能的影響，獲得優(yōu)質(zhì)的角焊縫無損檢測聲場，確定檢測探頭最優(yōu)參數(shù)；

S3：根據(jù)步驟S2確定的探頭參數(shù)，確定檢測探頭固定位置，設(shè)置閘門寬度和步進角度，在常規(guī)扇掃以及全聚焦兩種模式下，得到典型缺陷的B掃描檢測結(jié)果，分別分析兩種模式下的結(jié)果圖像中缺陷位置及缺陷特征；

S4：依據(jù)探頭固定位置的缺陷成像坐標(biāo)，重新設(shè)置常規(guī)扇掃以及全聚焦兩種模式下閘門寬度和步進角度，使得檢測探頭環(huán)繞接管角一周進行掃查，獲得兩種檢測模式下的缺陷C掃描檢測結(jié)果，獲取兩種模式下的缺陷響應(yīng)圖像；

S5：基于步驟S4中C掃描檢測結(jié)果獲得的缺陷分布特征及能量變化，開展缺陷定量檢測工作，獲得兩種模式下的缺陷定量結(jié)果，并與試件的實際測量值進行比較評析。